Главная  Оптические магистрали 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [ 153 ] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

мости. Несмотря на это оконечное оборудование должно быть спроектировано достаточно тщательно и специально экранировано. Таким образом, можно использовать более простые протоколы коррекции ошибок и сохранить целостность системы.

17.6. ГОРОДСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ

В последнем параграфе кратко рассмотрим ряд услуг, которые могут стать общедоступными в тех случаях, когда оптические волокна дадут возможность реализовать широкополосную передачу данных между индивидуальными и учрежденческими абонентами. Скажем прямо, в большей степени эти возможности ограничены представлением о том, каковы действительные потребности абонента в этих услугах. Можно разделить необходимые для реализации этих потребностей системы связи на системы, соединяющие между собой любые пары и комбинации терминалов (подобно существующей телефонной системе), и на системы селективного вызова (например. Teletext), или распределительные (как телевидение). Они обеспечат получение следующих услуг:

радио- и телевизионное вещание в более широком диапазоне частот при более высоком качестве передачи по сравнению с существующими в настоящее время радио- и телевизионными системами;

новые переговорные услуги, такие как видеотелефон и одновременный разговор с несколькими абонентами (телеконференции);

доступ к библиотекам звуковых и видеоданных;

развитие служб информации, таких как Viewdata и Teletext;

электронные почта, денежные переводы, деловые сделки;

передача документов и услуги деловой информации;

дистанционные измерения и управление.

Требования и приоритет передачи учрежденческих и индивидуальных абонентов будут различными, и стоит подумать о создании нескольких связанных, но, по-существу, независимых полностью или частично коммутируемых систем для этих двух видов услуг.

Поскольку существует необходимость ускоренной разработки (скажем, в течение 80-х годов) широкополосных видео и других служб, вероятно, эта проблема будет решена путем создания гибридных аналоговых и цифровых систем передачи данных от местной АТС или распределительного пункта. Однако нет сомнений в том, что в будущем, скажем, в 90-е годы, станет практически возможным создание системы с передачей данных полностью в цифровой форме с кодерами и декодерами для аналого-цифрового преобразования, расположенными в помещениях абонентов. Это позволит максимально увеличить гибкость систем и ввести самые разнообразные услуги. В будуще.м возможно их расширение и развитие, а для получения экономии в масштабе производства нужны интерфейсы, изготовленные на основе стандартных СБИС (сверхбольших интегральных схем). Почти во всех случаях подходит такое построение системы, при котором все услуги доступны



для местного коммутационного центра, обслуживающего несколько абонентов. Тогда через этот центр коммутации каждый абонент может одиовременио пользоваться ограниченным числом услуг, включая местную оконечную учрежденческую телефонную станцию. Это описывается как обеспечение N возможностей из М.

В разных частях земного шара были созданы тщательно разработанные и дорогие экспериментальные системы с цстью изучения не только технических, но и экономических проблем, а также социальных аспектов внедрения взаимосвязанных широкополосных услуг. Первая система была создана в Осаке (Япония). Она обслуживает 150 домов в новом пригороде. К каждому абоненту проложены два волоконных кабеля, по которым передаются аналоговые, цифровые, звуковые, видео и другие сигналы. Другая гибридная система была создана в Эли (Канада). Это сельская местность, в связи с чем требуются более длинные линии кабеля, до 5 км. По одноволоконному кабелю осущтвля-ется двусторонняя передача данных между каждым из 150 абонентов и местным коммутационным центром. Полностью цифровая система, обслуживающая несколько тысяч абонентов, была установлена в Ютлаи-де (Дания). Здесь к каждому абоненту проложен трехволоконный кабель, причем по двум волокнам осуществляется передача данных к абоненту со скоростью 140 Мбит/с, по третьему - прием данных от абонента. Дорогостоящий эксперимент планируется провести в Биарице (Франция). Без сомнения, ставятся и другие экспери.менты, находящиеся на разных стадиях проектирования и разработки. Институт связи Генриха Герца в Западном Берлине некоторое время занимался дорогостоящими исследованиями проблем, связанных с этими сложными, взаимодействующими абонентскими сетями, и внедрил несколько волоконно-оптических распределительных систем. Одна из них представляет собой кольцевую абонентскую линию и работает со скоростью 280 Мбит/с (см. рис. 17.7, е).

В конце книги, которая главным образом посвящена результатам работы почти двух последних десятилетий, хочется прокомментировать полученные достижения. В самом деле, почти все, что было описано в настоящей книге, прогнозировали Као и Хокман [1.1] в 1966 г. Волоконно-оптические системы связи на современном уровне развития весьма эффективны, несмотря иа то, что они, по-существу, являются гибридными: в оптическом диапазоне осуществляется только передача данных, а все виды модуляции, коммутации и обработки сигнала выполняются электронным способом. Остается реализовать возможность выполнения этих операций оптическим способом, а также их совмещения с остальной электронной частью системы. Вероятно, первым шагом на этом пути будет разработка интегрального оптического ретранслятора. Это позволит исключить двойное преобразование оптического сигнала в электрический н обратно. Затем возможна разработка оптических коммутаторов и модуляторов. Эти вопросы, не рассматриваемые в настоящей книге, являются предметом интенсивных исследований. Исчерпывающий обзор по этой теме можно найти в 117.1].



Мы находимся на пороге важных перемен. Оптическая передача информации достигла уровня, позволяющего внедрить ее в тако.м масштабе, который почти беспредельно расширит информационные возможности связн на большие расстояния. Обо всем социальном и экономическом значении этого феномена пока еще можно только строить догадки. Хотя в технологическом отношении освоение оптического диапазона, использование оптических активных материалов и разработка интегральных оптических схем значат очень много в период становления этой новой техники связи.

ЗАДАЧИ

17.1. Положение верхней линии иа рнс. 17.2, ограничивающей диапазон чувствительности приемника, показывает, что его шум определяется шумом усилителя [член б в уравнении (И.4.10)1. Убедиться в том, что наклон этой линии согласуется с теоретической зависимостью от частоты и оценить значение CVa, которому эта линия соответствует. Предположить, что чувствительность приемника 1 А. Вт, М - F = 1, отношение снгнал-шум К~\2 и ширина полосы пропускания Л/ - й/2.

17.2. Положение нижней линии на рнс. 17.2, ограничивающей чувствительность приемника, соответствует тому, что мультипликативный дробовой шум преобладает над другими составляющими шума приемника. Проверить, согласуется ли наклон этой линии с теоретическим частотным изменением и вычислить предполагаемое значение F. Предположить, что чувствительность фотодетектора без умножения - IABt и отношение снгнал-шум К~2.

17.3. Отметить на рнс. 17.2 чувствительности различных типов приемников, описанных в тексте, особенно приведенных в табл. гл. 17. Добавить другие данные, найденные Вами в недавно опубликованных источниках.

17.4. На уровне квантового шума (т. е. когда шум усилителя пренебрежимо мал) вывести выражение для среднего значения принимаемой оптической мощности Фо, требуемой для того, чтобы обеспечить максимальное отношение сигнал-щу.м/С оптической системы связн, использующей модуляцию по интенсивности и работающей в полосе пропускания .Л/, равной ширине спектра модулирующего сигнала.

Предположить, что глубина модуляции ограничена значением т. чувствительность фотодетектора без умножения равна 3i, а коэффициент шума приемника равен F.

17.5. Оптическая линия связн работаете прямой модуляцией интенсивности в диапазоне частот 0...10 МГц. Требуется обеспечить отношение снгнал-шум на входе приемника, равное 50 дБ (отношение .максимального значения сигнала к среднеквадратическому шуму /С-316). В качестве источника излучения использован светодиод. который вводит в многомодовое волокно 50 мкВт средней мощности, приче.м его коэффициент модуляции ограничен значением 0,5. .Затухание в волокне равно 4 дБкм. Фотодетектор - ЛФД с коэффицнеито.м усиления 100. коэффициентом шума 5нс чувствительностью без умножения 0,6 А/Вт.

а) Вычислить минимально допустимую мощность на входе оптического приемника и соответственно максимальную длину линии связн, ограниченную затуханием, в предположении, что шу.мы усилителя пренебрежимо малы.

б) Вычислить велнчнну мультипликативного дробового шума и объяснить предположение о том. что ои определяет шум любого усилителя.

17.6. Определить, во сколько раз требуемая мощность на входе приемника, описанного в примере, [фнведенном в конце § 17.4.2, превышает предполагаемое .(маченне этой мощности при работе на уровне квантового шума. Предположите, что Л 0,6, М F 1, m = 0.5, А/ =- 5 МГц.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [ 153 ] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

0.005